滕州卷烟厂联合厂房大跨度大截面预应力梁的施工

张仁景

中铁建工集团山东有限公司 山东 青岛 266061

1 工程概况

山东省滕州卷烟厂危房改造工程联合厂房，主体采用钢筋混凝土框架结构，建筑面积约34 000 m2。该工程共有14支预应力梁，分布在联合厂房的B区、C区和F区。该处框架为2层，层高8 m。预应力梁跨度主要为18 m和15 m，梁板混凝土强度等级为C40。预应力筋采用1×7-φs15.2-1860级有黏结高强度低松弛钢绞线，锚具选用OVM15系列锚具。张拉端采用群锚，固定端采用挤压锚。所有张拉端锚具均采用凸埋式，固定端锚具直接埋于框架梁内。张拉端外露于混凝土面，待预应力筋张拉并灌浆结束后，切除多余的钢绞线，进行封锚。

2 本工程的特点和难点

本工程预应力梁截面和跨度较大，梁端距地面较高，预应力施工时存在以下难点[1-3]：

1）预应力梁内设计钢筋较多，绑扎密集复杂，与预应力波纹管相互干涉，波纹管不易准确就位。

2）金属波纹管壁厚较薄，在安装固定时容易变形；波纹管分段安装，在接头处容易脱开。致使浇筑混凝土时水泥浆进入波纹管孔道而堵管。

3）排气孔安装后，由于其他工序的干扰，造成排气孔变形、开裂或被堵塞，排气孔失效，从而致使孔道灌浆不密实。

4）预应力梁内钢筋、波纹管孔道及固定支架等纵横交错，混凝土浇筑时振捣棒不易插入，容易碰撞钢筋和波纹管，造成预应力筋移位等隐患。

5）预应力筋张拉时，张拉程序和各阶段张拉控制应力由人工控制，容易造成控制应力不准确，致使预应力建立出现偏差。

针对预应力工程施工中存在的困难，我们在施工准备、波纹管安装、穿束、预应力张拉等施工过程中采取相应措施，减少施工偏差带来的不利影响。

3 预应力材料要求

3.1 预应力钢绞线

1）本工程预应力筋设计采用高强度、低松弛钢绞线，强度级别为1 860 MPa，直径为15.20 mm，其质量应符合GB/T 5224—2014《预应力混凝土用钢绞线》的要求。

2）钢绞线在运输、储存过程中应注意成品保护，防止钢绞线受损。预应力钢绞线应妥善储存在干燥平整的地方，底部垫有垫木，上面要采取防雨、防雾措施，锚具、配件要存放在室内。

3）预应力钢绞线的下料长度按施工图，并结合锚固形式及张拉设备要求的工作长度进行确定。本工程中一端张拉按曲线孔道长度加800 mm，两端张拉按曲线孔道长度加1 600 mm。

根据计算长度，编制预应力筋下料表。预应力钢绞线下料应采用砂轮切割机进行切割，切口应与钢绞线中心线垂直。预应力钢绞线下料后，贴上标签，然后收盘分类堆放。

3.2 锚具的选择

本工程根据设计要求选用OVM15系列锚具。其中张拉端锚具采用OVM15-6及OVM15-7锚具，固定端采用Pm15-1锚具。

3.3 波纹管的质量要求

本工程采用φ75～80 mm双波金属波纹管，是由宽36 mm、厚0.3 mm的钢带经过辊轧及连续咬口弯边而制成。波纹管不得破损，进场后应认真检验，妥善保护，搬运时应轻拿轻放，不得抛甩或拖拉。

4 预应力工程施工措施

4.1 有黏结预应力梁施工流程

安装底模→绑扎钢筋骨架→埋管制孔→安装侧模→浇筑混凝土→养护、拆侧模→穿预应力筋→清理张拉端、装锚具→张拉预应力筋、锚固→孔道灌浆、封锚→起吊运输或拆底模

4.2 放线

安装好预应力梁的底模后，根据设计图纸，在梁底模上标记出预应力孔道位置线。如果孔道与非预应力筋相冲突，提前进行调整。

4.3 铺设波纹管

为了确保波纹管孔道符合设计位置，我们将波纹管铺设和非预应力钢筋骨架绑扎同时进行。将梁的下排筋先铺好，然后放入波纹管，再绑扎钢筋骨架，最后调整固定波纹管的位置。

根据设计图纸，画出每根预应力筋的矢高曲线图，按照间距800～1 200 mm确定预应力曲线高度控制点，并算出每个控制点相应的波纹管定位筋的位置。将定位筋点焊在梁箍筋上，以控制预留孔道的位置。

非预应力底筋铺设完成后，将各段波纹管按标记位置安装就位。波纹管的接头处用直径大一号的接头波纹管连接，接头管长度为300 mm，每边旋入150 mm，并用塑料胶带将接头处密封好（图1）。

图1 波纹管连接示意

穿预应力钢绞线完毕后，调整波纹管的位置，使波纹管曲线与预应力筋设计曲线相吻合。确定位置正确以后，在每个高度控制点用φ12 mm短钢筋焊成“井”字形支架，并点焊在箍筋上，将波纹管固定牢固。然后支梁侧模板，并固定承压板等锚具埋入件。

在非预应力筋制作及绑扎时提前采取措施，对非预应力钢筋作适当调整，避让波纹管及端部锚垫板的位置，以保证预应力筋位置正确。钢筋绑扎完毕后，随即垫好梁底保护层垫块，以确保预应力筋标高定位准确。

4.4 预应力筋穿束

为了方便调整预应力筋，确保预应力筋位置正确，本工程采取先穿束的方法。波纹管铺设完成后人工单根穿入钢绞线。钢绞线在孔道内平行放置，对其进行及时调整，避免扭绞。预应力筋的外露部分用塑料布包裹，以防止污染或锈蚀，同时封闭锚垫板上的灌浆孔。

穿束完成后，对波纹管的位置、破损情况、钢绞线根数及外露长度等进行全面检查，并及时修整。

4.5 制作安装排气孔（泌水孔）

在预应力筋铺设完毕后制作排气孔，兼作泌水孔。排气孔设置在构件两端和靠近波纹管的波峰处，间距不大于20 m。本工程在距柱边500～1 000 mm处设置排气孔（图2）。

图2 灌浆(泌水)管布置示意

泌水管安装时在波纹管上开1个φ25 mm的小孔，上覆海绵及特制塑料盖板，在盖板嘴上接φ25 mm的塑料管，伸出梁面300 mm以上（图3）。为防止浇筑混凝土时泌水管被压扁，在塑料管内穿入1根短钢筋，在混凝土浇筑后及时将其拔掉，并用胶带包住管口，以防杂物堵塞孔道。

图3 波纹管上留灌浆孔示意

4.6 安装端部锚垫板

本工程在混凝土浇筑前穿预应力筋，故锚垫板安装在穿好预应力筋以后进行。根据预应力矢高曲线图确定锚垫板位置。锚垫板的中心线应位于预应力筋合力的中心线上，且与预应力筋相垂直，以保证张拉时构件不产生偏心力。

安装锚垫板前，先套入端部配套螺旋筋。锚垫板后面的螺旋筋应紧贴锚垫板，并与锚垫板及其他非预应力钢筋点焊固定，最后将此处的波纹管理顺。

4.7 混凝土浇筑与振捣

混凝土浇捣前对波纹管、承压板、螺旋筋等位置进行复核并确认其是否正确，若发现位置偏离，及时调整后方可浇筑混凝土。

混凝土浇筑前根据梁内钢筋和孔道情况精心设计振捣棒插入点位置。浇筑时认真振捣，保证混凝土的密实度，尤其是承压板、螺旋筋周围的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞。振捣时，尽量避免碰撞预应力筋、支撑架以及端部预埋部件，防止预应力筋移位。混凝土浇筑时应安排专人看护。

混凝土养护是防止板面出现裂纹的重要环节，我们采取三遍抹压成活，然后覆盖塑料薄膜。因在夏季施工，为了降温，在薄膜上盖上草帘子，上面洒水，效果良好。

5 预应力筋张拉

5.1 张拉条件

本工程设计要求混凝土强度达到设计强度的80%后，方可进行预应力张拉。张拉前先拆除板底模及梁侧模，待预应力筋全部张拉并灌浆后方可拆除梁底模及支撑。

5.2 张拉参数确定

设计要求预应力钢绞线张拉控制应力为：σcon=0.70fptk＝1 302 MPa，施工时超张拉3%。

张拉伸长值根据预应力筋长度、直径、弹性模量及张拉力进行计算。

5.3 张拉施工控制措施

张拉施工顺序按照先后对称的原则进行。不同预应力梁按位置对称；同一根梁不同钢绞线束，按孔道对称。两端张拉时应同时、同步进行。

本工程采用一端张拉，分级加荷，一次锚固。预应力筋张拉程序如下：0→0.1σcon（量初值）→0.6σcon→σcon→1.03σcon（量终值）→锚固。

每级加荷时分别测量并认真记录预应力筋应力和伸长值读数，随时检查实测伸长值与计算值的偏差。

张拉以应力控制为主，同时校核伸长值。理论伸长值与实测伸长值的误差若超出允许范围，则应暂停张拉，检查分析原因，采取必要的措施。

张拉时，孔道中心要保持和锚具中心及千斤顶中心在同一直线上。张拉过程中，其他工序不得在张拉施工现场周围产生振动。

张拉作业中，有较大的危险性，必须特别注意安全。在任何情况下，现场有关人员都不得站在预应力筋的两端，操作人员要站在千斤顶的侧面。在张拉千斤顶的后面设立防护装置。油泵在开动过程中操作人员不得擅自离开岗位，如需离开，应把油阀门全部关掉或切断电路。

5.4 有黏结预应力筋的孔道压浆

本工程孔道压浆在张拉完毕的24 h内进行，以免预应力筋锈蚀或松弛。

孔道压浆使用压浆泵成套设备进行。压浆前先用清水试车，并用压力水冲洗孔道。压浆时从一端压入，待另一端溢出浓浆，并检查确认无漏浆时，封闭进浆口，然后撤除压力。孔道压浆要一次压完，以免孔道发生堵塞。压浆过程中应经常检查压浆管，若发生堵塞应立即用高压清水将孔道冲洗干净，再重新进行灌浆。

5.5 张拉端部处理

预应力筋张拉并灌浆后，用机械方法切除多余的钢绞线。切割后钢绞线露出锚具夹片外的长度不少于30 mm，并及时进行防腐处理，然后用加入防水剂的C40细石混凝土封堵张拉端（图4）。

图4 张拉端封锚

6 结语

近年来，预应力混凝土技术在工业与民用建筑特别是大跨度的工业厂房建筑结构中的应用有了很大发展，尤其是后张预应力梁在工业厂房中的应用，明显具有减轻自重、节约钢材、简化模板、加快施工进度和降低工程造价等优点[4-5]。

预应力分项工程施工专业性较强，与土建等其他专业关系密切。在施工过程中，要加强质量和安全管理，各专业进行较好的配合，采取有效措施，才能保证预应力分项工程施工顺利进行，达到良好的预期效果。